一种用于测量血泵螺旋槽动压液膜轴向刚度的平台
阅读说明：本技术 一种用于测量血泵螺旋槽动压液膜轴向刚度的平台 (Platform for measuring axial rigidity of spiral groove dynamic pressure liquid film of blood pump ) 是由 王义文 陈云 沈朋 赵文涵 周长利 张广钿 王昭 于 2021-09-06 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种用于测量血泵螺旋槽动压液膜轴向刚度的平台,包括立式铣床、血泵模拟装置、压力传感器模块,所述血泵模拟装置固定在所述立式铣床的工作台上,所述血泵模拟装置由导水座、底座、圆筒、泵壳模拟件、螺旋槽台、转子组件、挡流筒组成,所述圆筒、所述泵壳模拟件均固定在所述底座上,所述挡流筒放在所述圆筒顶端,薄膜压力传感器放在所述底座上,所述螺旋槽台放置在所述薄膜压力传感器上,所述转子组件上端与所述立式铣床主轴连接,下端与所述螺旋槽台、薄膜压力传感器共同放置于所述泵壳模拟件内,所述薄膜压力传感器接数据采集卡,所述数据采集卡接电脑。本发明提供了一种结构简单的测量血泵螺旋槽动压液膜轴向刚度的平台。(The invention discloses a platform for measuring axial rigidity of a spiral groove dynamic pressure liquid film of a blood pump, which comprises a vertical milling machine, a blood pump simulation device and a pressure sensor module, the blood pump simulation device is fixed on a workbench of the vertical milling machine and consists of a water guide seat, a base, a cylinder, a pump shell simulation piece, a spiral groove table, a rotor component and a flow blocking cylinder, the cylinder and the pump shell simulation part are both fixed on the base, the flow blocking cylinder is placed at the top end of the cylinder, the film pressure sensor is placed on the base, the spiral groove table is placed on the film pressure sensor, the upper end of the rotor assembly is connected with the spindle of the vertical milling machine, the lower end of the rotor assembly, the spiral groove table and the film pressure sensor are placed in the pump shell simulation piece together, the film pressure sensor is connected with the data acquisition card, and the data acquisition card is connected with a computer. The invention provides a platform with simple structure for measuring axial rigidity of a dynamic pressure liquid film of a spiral groove of a blood pump.)
技术领域
本发明属于动压液膜刚度测量领域，特别涉及一种血泵螺旋槽动压液膜轴向刚度测量平台。
背景技术
在治疗心衰这种常见的疾病时，植入血泵的方式具有较好的临床治疗效果。目前第三代血泵主要有磁悬浮和液力悬浮或磁液耦合悬浮三种，液力悬浮的方式有多种，本血泵根据动压液膜形成原理，在血泵泵壳模拟件的螺旋槽处产生动压液膜，在液膜推力的作用下使转子悬浮起来，但血泵对转子的稳定性要求较高，影响转子稳定性的因素主要是液膜的刚度，因此为了测量液膜刚度，需要设计一种专门的测量液膜刚度的平台。本发明提供了一种结构简单、使用方便的测量血泵螺旋槽动压液膜轴向刚度的平台，本测量平台可以更换具有不同参数螺旋槽的螺旋槽台以及调节转子底面与螺旋槽台表面的间隙大小来测量不同结构参数对液膜刚度的影响，从而选择最优的螺旋槽参数组合。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种用于检测血泵螺旋槽动压液膜轴向刚度的平台，它具有结构简单，操作简单，较之于已有的液膜刚度测量平台，该平台可测量不同参数下的动压液膜刚度的特点。
本发明的技术方案如下：
一种用于检测血泵螺旋槽动压液膜轴向刚度的平台，包括立式铣床、血泵模拟装置、压力传感器模块。
进一步地：所述血泵模拟装置包括立式铣床、血泵模拟装置、压力传感器模块；所述血泵模拟装置由导水座、底座、圆筒、泵壳模拟件、挡流筒、转子组件、螺旋槽台、硅胶垫圈、硅胶密封圈、第一硅胶密封塞、第二硅胶密封塞组成；所述压力传感器模块由薄膜压力传感器、数据采集卡和电脑组成；所述薄膜压力传感器、所述数据采集卡和所述电脑通过信号线连接，所述导水座放置在所述立式铣床的工作台上，所述导水座上有第一导线孔和出水口，所述导水座内部有阶梯结构，所述底座被放置在所述导水座的阶梯上，所述底座上有凸台、止动柱、密封槽、第二导线孔，所述圆筒、所述泵壳模拟件固定在所述底座上，所述薄膜压力传感器放置在所述凸台的上方，所述薄膜压力传感器上方放置所述螺旋槽台，所述螺旋槽台上有小孔，所述螺旋槽台底部有小圆底座，顶部有导流锥，所述转子组件由转轴和转子组成，所述转轴上有液体入口和管道，所述管道上接所述液体入口下接所述转子的流道，所述转子组件下部的所述转子悬浮在所述螺旋槽台的上方，所述转轴穿过所述泵壳模拟件上方的孔道，所述转轴上的所述液体入口在所述泵壳模拟件的外部，所述转轴上端被所述立式铣床的夹头夹住，所述挡流筒由外部圆筒和四个相同且均匀分布的挡流板组成，所述外部圆筒上有阶梯结构，所述挡流筒通过所述外部圆筒上的阶梯结构装配在所述圆筒的上方。
进一步地：所述泵壳模拟件内部有台阶，所述螺旋槽台放置于所述泵壳模拟件与所述凸台形成的腔体内时，所述螺旋槽台的上表面应置于所述台阶的下方且外径大于所述台阶的内径小于所述台阶的外径，与所述台阶的配合为小间隙配合，所述螺旋槽台上的所述小孔应套在所述止动柱外部，所述止动柱可以防止所述螺旋槽台随着被所述转子组件运动时带动的液体转动，所述止动柱高度低于所述小孔上表面高度，对测力无任何影响，所述螺旋槽台下端的所述小圆底座的直径小于所述薄膜压力传感器的敏感区的直径，所述小圆底座放置在所述薄-膜式压力传感器的敏感区正上方。
进一步地：所述薄膜压力传感器的敏感区放置在所述凸台的正中央，连接所述薄膜压力传感器的信号线从所述第一导线孔、所述第二导线孔穿过，连接到外部的所述数据采集卡上，所述数据采集卡通过信号线与所述电脑相连，所述第一导线孔由所述第一硅胶密封塞密封，所述第二导线孔由所述第二硅胶密封塞密封。
进一步地：所述圆筒与所述泵壳模拟件有法兰结构，通过法兰结构固定在所述底座上，所述圆筒在密封时，所述硅胶密封圈放置在所述密封槽内，所述圆筒的法兰结构覆盖在所述密封圈上方，并通过螺钉固定住所述圆筒，所述泵壳模拟件在密封时，将所述硅胶垫圈放到所述底座固定所述泵壳模拟件的螺纹孔上方的凹槽内，固定所述泵壳模拟件时，螺钉穿过所述硅胶垫圈固定到所述底座上。
进一步地：所述挡流筒在安装时通过所述外部圆筒上阶梯结构处的轴肩定位，所述外部圆筒外径较小的部分与所述圆筒的内壁接触，配合为小过盈配合，所述圆筒与所述挡流筒均为3D打印塑料件，所述挡流板与所述外部圆筒为一体打印而成。
进一步地：所述底座、所述圆筒与所述挡流筒组成的空间内装有模拟血液的液体，该液体表面高于所述液体入口的最高处，低于所述挡流板最小内径的最高处。
进一步地：所述导水座内部有阶梯状结构，所述底座放置在所述导水座的阶梯上，当更换所述螺旋槽台时，拧松固定所述泵壳模拟件的螺钉，模拟血液的液体从固定所述泵壳模拟件的螺纹孔流入所述导水座的腔体内，再从所述出水口流入到外界的收集装置。
附图说明
图1为本发明结构示意轴测图；
图2为本发明的血泵模拟装置三维剖视图；
图3为本发明的血泵模拟装置主视图；
图4为本发明的血泵模拟装置左视全剖视图；
图5为本发明的血泵模拟装置螺旋槽台安装处局部放大图；
图6为本发明的血泵模拟装置螺旋槽台上表面与泵壳模拟件台阶配合处局部放大图；
图7为本发明的血泵模拟装置底座结构示意轴测图；
图8为本发明的转子组件局部剖视图；
图9为本发明的螺旋槽台主视图。
具体实施方式
如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8、图9；包括立式铣床（1）、血泵模拟装置（2）、压力传感器模块（3），所述血泵模拟装置（2）由导水座（21）、底座（22）、圆筒（23）、泵壳模拟件（24）、挡流筒（25）、转子组件（26）、螺旋槽台（27）、硅胶垫圈（28）、硅胶密封圈（29）、第一硅胶密封塞（211）、第二硅胶密封塞（210）组成，所述压力传感器模块（3）由薄膜压力传感器（31）、数据采集卡（32）和电脑（33）组成，所述薄膜压力传感器（31）、数据采集卡（32）和电脑（33）通过信号线连接，所述导水座（21）放置在所述立式铣床（1）的工作台上，所述导水座（21）上有第一导线孔（21-1）和出水口（21-2），所述导水座（21）内部有阶梯结构，所述底座（22）被放置在所述导水座（21）的阶梯上，所述底座（22）上有凸台（22-1）、止动柱（22-2）、密封槽（22-3）、第二导线孔（22-4），所述圆筒（23）、所述泵壳模拟件（24）固定在所述底座（22）上，所述薄膜压力传感器（31）放置在所述凸台（22-1）的上方，所述薄膜压力传感器（31）上方放置所述螺旋槽台（27），所述螺旋槽台（27）上有小孔（27-1），所述螺旋槽台（27）底部有小圆底座（27-2），顶部有导流锥（27-3），所述转子组件（26）由转轴（26-3）和转子（26-4）组成，所述转轴（26-3）上有液体入口（26-1）和管道（26-2），所述管道（26-2）上接所述液体入口（26-1）下接所述转子（26-4）的流道，所述转子组件（26）下部的所述转子（26-4）悬浮在所述螺旋槽台（27）的上方，所述转轴（26-3）穿过所述泵壳模拟件（24）上方的孔道，所述转轴（26-3）上的所述液体入口（26-1）在所述泵壳模拟件（24）的外部，所述转轴（26-3）上方被所述立式铣床（1）的夹头夹住，所述挡流筒（25）由外部圆筒（25-2）和四个相同且均匀分布的挡流板（25-1）组成，所述外部圆筒（25-2）上有阶梯结构，所述挡流筒（25）通过所述外部圆筒（25-2）上的阶梯结构装配在所述圆筒（23）的上方。
本实例中，平台的安装，具体实施时，将所述血泵模拟装置（2）的所述导水座（21）放置在所述立式铣床（1）的工作台上，所述底座（22）放置在所述导水座（21）内部的阶梯上，所述薄膜压力传感器（31）放置在所述凸台（22-1）中央，所述薄膜压力传感器（31）通过穿过所述第二导线孔（22-4）与第一导线孔（21-1）连到接外部的信号线与所述数据采集卡（32）相连，所述数据采集卡（32）通过信号线与所述电脑（33）相连，所述第二导线孔（22-4）与所述第一导线孔（21-1）分别被所述第二硅胶密封塞（210）与第一硅胶密封塞（211）密封，所述螺旋槽台（27）放置在所述s（31）的上方，所述螺旋槽台（27）底部的所述小圆底座（27-2）压在所述薄膜压力传感器（31）的敏感区内，所述螺旋槽台（27）上的所述z（27-1）套在所述底座（22）上的所述止动柱（22-2）外部，所述转子组件（26）的所述转子（26-4）放置在所述螺旋槽台（27）上方，所述泵壳模拟件（24）穿过所述转子组件（26）的所述转轴（26-3）套在所述凸台（22-1）、所述薄膜压力传感器（31）、所述转子（26-4）外部，并通过法兰结构固定在所述底座（22）上，所述圆筒（23）套在所述泵壳模拟件（24）外部，并通过所述圆筒（23）上的法兰结构固定在所述底座（22）上，密封所述泵壳模拟件（24）的所述硅胶垫圈（28）在固定所述泵壳模拟件（24）之前事先放置在所述底座（22）固定所述泵壳模拟件（24）的螺纹孔上方的凹槽内，密封所述圆筒（23）的所述硅胶密封圈（29）在固定所述圆筒（23）之前事先放置在所述密封槽（22-3）内，所述挡流筒（25）放置在所述圆筒（23）顶部，将所述立式铣床（1）的主轴移动到合适位置，利用主轴上的夹头夹持住所述转轴（26-3）上所述液体入口（26-1）上方的部位，所述血泵模拟装置通过压块固定在所述立式铣床（1）的工作台上。
本实例中，平台更换不同参数的所述螺旋槽台（27），具体实施时，所述立式铣床（1）主轴上的夹头松开所述转轴（26-3），再将主轴上移到合适位置，松开固定所述泵壳模拟件（24）的螺钉，同时使模拟血液的液体流入所述导水座（21），再从所述出水口（21-2）流出到外部的容器内，取下所述挡流筒（25），再取出所述泵壳模拟件（24）与所述转子组件（26），最后更换所述螺旋槽台（27），再将所述泵壳模拟件（24）、所述挡流筒（25）和所述转子组件（26）放回原位，并将所述泵壳模拟件（24）密封固定，最后将所述立式铣床（1）的主轴归位并用主轴上的夹头夹住所述转轴（26-3）的上方，上述步骤完成后将模拟血液的液体重新注入所述底座（22）与所述圆筒（23）形成的空间内。
本实例中，测量动压液膜刚度，具体实施时，调节所述立式铣床（1）主轴的轴向位置，使所述转子（26-4）底部与所述螺旋槽台（27）的上表面的距离达到要测量的距离，将模拟血液的液体导入所述底座（22）与所述圆筒（23）形成的空间内，并且液体的液面完全没过所述液体入口（26-1），当所述血泵模拟装置（2）模拟血泵流场时，将所述立式铣床（1）的主轴调至测量所需的转速，此时模拟血液的液体在所述转子（26-4）转动时产生的离心力下从所述液体入口（26-1）流入，经过所述管道（26-2）流入所述转子（26-4）的流道内，再从所述泵壳模拟件（24）的出口流出，在整个过程中，根据动压液膜形成原理，在所述螺旋槽台（27）上表面的螺旋槽处会形成一层动压液膜，动压液膜会产生轴向的支撑力，该支撑力会产生一个反作用力作用在所述螺旋槽台（27）上，被所述薄膜压力传感器（31）感应到，并通过信号线传输给所述数据采集卡（32），最终在电脑（33）上显示并存储下来，通过调节所述立式铣床（1）主轴的轴向位置，可以采集到不同参数下动压液膜的承载力，最终根据动压液膜刚度计算的公式计算出螺旋槽产生的动压液膜的轴向刚度。
本发明可测量不同参数的螺旋槽形成的动压液膜刚度，且较之于现在已有的刚度测量平台来说，结构简单，成本低廉，同时测量精度也能达到要求。
以上显示和描述了本发明专利的基本原理、主要特征和发明专利的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明专利不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明专利的原理，在不脱离本发明专利精神和范围的前提下本发明专利还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明专利范围，本发明专利要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种组合式挠性飞轮抗振测试工艺